透視MK—41垂發系統的“防火墻”

王晨陽

2018年6月21日，德國海軍薩克森號導彈護衛艦在挪威外海進行實彈演習時，一枚標準，2導彈點火之后沒能升空，火箭發動機在MK-41垂直發射系統內燃燒完畢。事故導致MK-41垂直發射系統嚴重損毀，艦橋前方部位受損。幸運的是，相鄰單元的導彈未發生殉爆。無獨有偶，201S年7月18日，美國海軍阿利·伯克級驅逐艦DDG-68蘇利文艦發生導彈故障，點火后的標準-2 Block3A導彈在艦尾附近爆炸并導致艦尾發生火災。據悉事故無人傷亡，對艦體損傷較小。

作為當今使用最廣的艦載導彈垂直發射系統，MK-41的性能廣為人知。那么，該系統在安全性設計上又有什么特色呢？

事故原因剖析

此次發生事故的薩克森號導彈護衛艦，代號F-124型，又稱薩克森級護衛艦。該級護衛艦為長首樓艦型。艦長143米，艦寬17.44米，吃水5米，滿載排水量5600噸。該級護衛艦很重視隱身能力。甲板以上結構為全封閉設計，艦體表面整潔。折線以上艦體明顯內傾，并在各面相交處用圓角過渡。采用金字塔形封閉式桅桿，煙囪為“V”形布置。動力裝置為柴一燃聯合動力。主動力裝置為1臺GE 7 LM2500 PF/MLG燃氣輪機，功率23500千瓦;輔助動力為2臺MTU 20V 1163 TB93高速柴油發動機，總功率14800千瓦。驅動裝置為2具五葉可調距螺旋槳。

薩克森級護衛艦采用MK-41垂直發射系統，安裝在艦橋前部平臺上，共計32個單元。可發射美制標準-2 Block 3A防空導彈和ESSM改進型海麻雀中近程防空導彈，數量分別為24枚和32枚。近程防御武器為2座MK49型21單元拉姆近程防空導彈，分別布置在艦前部甲板和艦尾直升機機庫上方。

據薩克森號導彈護衛艦指揮官托馬斯·哈肯透露，在標準-2導彈發生事故之前，前一發標準-2導彈剛剛正常發射升空，各項監測數據顯示，導彈戰術狀態完全正常。出事的導彈在發射前進行的系統檢查中，被評估為技術狀態完美。

目前，德國海軍還有對外公布調查結果，薩克森號護衛艦正停泊在挪威哈斯塔德港檢修。此前傳言事故中兩名水兵受傷，德國海軍證實為不實信息。兩名水兵因為火災事故造成應激反應，目前已恢復執勤。

綜合各方面信息，筆者判斷此次事故應該為獨立的偶發事故。德國今日海軍報道稱。事故發生后，艦上人員立刻啟動泡沫滅火系統撲滅火勢，沒讓災情擴大;MK-41系統也啟動注水，給相鄰隔艙的導彈降溫，沒有發生導彈殉爆事故。

標準-2 Block 3A導彈彈身全長6.55米，包括彈身及頭部、彈翼、尾舵和助推器4個部分。該彈裝有Mk125戰斗部和Mk45Mod9目標探測裝置，進一步提高了對抗掠海飛行目標的能力。推進裝置為MK-104型雙推力火箭發動機，射程更遠、性能更好，能夠攔截速度更快和更加機動的目標。

標準-2 Block 3A導彈采用MK-72固體火箭助推器。助推器呈圓柱形。長1.91米，直徑0.53米，點火后，工作時間約為6秒。正常狀況下，該導彈發射升空后，助推器燃燒完畢并拋離，MK-104型雙推力火箭發動機開始工作。主發動機工作的前40秒內，導彈處于加速狀態。當主發動機工作46秒時，此次導彈達到最大馬赫數3.5。46秒后，主發動機關機，導彈速度逐漸降低，直至攔截或丟失目標。

由此可以推斷出，導彈在儲運發射箱內共計燃燒了約52秒，艦體和發射裝置遭受了長時間的高溫灼燒，并且有大量的高溫氣體通過燃氣道排放到艦橋部位。事故發生后，德國海軍艦員采取的損害管制措施是到位的，證明了艦員較高的職業素養。而MK-41系統緊急注水，給導彈采取降溫措施，也表明該垂直發射系統安全性設計到位，設計理念較先進。

MK-41垂發系統構成

MK-41艦載導彈垂直發射系統由美國洛克希德·馬丁公司于1977年研制，1986年率先在提康德羅加級巡洋艦邦克山號上安裝測試。截至2010年，該系統已被美國、澳大利亞、加拿大、德國、韓國、日本、荷蘭等國的170余艘艦艇采用。MK-41垂發系統的一大特色是通用性強。

該系統能夠兼容多達12種導彈，包括阿斯洛克反潛導彈、魚叉反艦導彈、戰斧對地攻擊巡航導彈、標準系列防空導彈等，能夠履行防空、反潛、反艦、自衛和對陸攻擊等作戰任務。MK-41系統由標準模塊、裝填模塊、導彈貯運發射箱和發射控制平臺等設備組成。

標準模塊MK-41垂直發射系統的標準模塊有3種：攻擊型模塊、戰術型模塊和自衛型模塊。攻擊型模塊長7.6米，重14-5噸，可發射大型導彈。如戰斧對地攻擊導彈和標準-3外大氣層攔截型導彈。戰術型模塊長6.7米，重12.2噸，可發射標準-2 Block3導彈和垂直發射阿斯洛克反潛導彈。自衛型模塊長5.2米，重12.2噸，可發射RIM-7M/P北約海麻雀和RIM-162改進型海麻雀導彈。

MK-41導彈垂直發射系統標準模塊的燃氣排導系統由儲運發射箱、排氣通風系統和煙道組成，每個模塊共用一個排氣通風系統和一個煙道，8個隔艙都與壓力通風室和垂直排氣道相通。發射箱的前后密封端蓋分別起著讓導彈通過和排出燃氣流的作用，且防止相鄰發射箱的燃氣流進入。排導裝置的耐燒蝕襯里至少能經受64次導彈發射的燒蝕。

導彈儲運發射箱MK-41艦載導彈垂直發射系統的最小結構單元是一個標準模塊。每個標準模塊由8個貯運發射箱組成，它被垂直安裝在甲板下，每個貯運發射箱中垂直存放1枚導彈。儲運發射箱不僅是導彈儲存、運輸的保護容器，而且是導彈的發射導軌，還是燃氣排導系統的一部分，所以它是最關鍵的設備。MK-41垂直發射系統的儲運發射箱有多個型號，如MK-13、MK-14、MK-15和MK-25。彈庫由一個或多個這種8隔艙標準模塊組成，視艦艇的空間而定，這體現了MK-41系統的靈活性。

裝填模塊MK-4l垂直發射系統的裝填模塊尺寸與標準模塊相同，只是安裝了一個占3個貯運發射箱的導彈補給裝填設備。該設備由1臺折疊式液壓起重機和1個液壓升降平臺組成。平時，裝有起重機的升降平臺降至艙底。當進行裝填工作時，升降平臺將起重機托至甲板面高度。起重機吊臂長8.15米，起吊高度7.6米，起吊重量約2噸。補給裝填模塊的起重機可在海上航行過程中對8個模塊進行導彈補給。

發射控制臺MK-41垂直發射系統有2個立式發射控制臺，位于作戰中心，與艦上作戰系統相聯。每個控制臺都是完全獨立的，能分別控制艦首、尾兩個彈庫中的所有導彈發射。正常情況下，每個控制臺控制每個彈庫中一半導彈的發射。故障情況下，其中一臺可控制艦上全部導彈的不間斷發射。

一以貫之的安全設計

MK-41垂直發射系統的安全性設計體現在系統的各個方面。得益于良好的安全性設計，該系統的導彈發射成功概率高達99，7%。兩次發射失敗的平均間隔長達11200小時。

在標準模塊內，每個標準模塊上裝有箱蓋驅動電機、發射程序器、電機控制箱、電源、噴水冷卻裝置、燃氣煙道、增壓室和排水管道。每個艙口裝甲蓋均有所配套的開啟機構，這是MK-41系統惟一的運動部件。在正常情況下，最大開啟機械力為2.57kN。如遇緊急情況，如貯運箱內導彈意外點火，艙口蓋能在34.3干帕的內壓下自動開啟，以保護彈庫的安全。

在標準模塊上裝有1個發射程序裝置和1塊動力控制板，位于上層通道的外舷側，用于對8隔艙中任一導彈實施發射控制。發射控制信號來源于武器控制中心的發射控制臺，通過電纜傳送到發射程序裝置。發射程序裝置使導彈做好發射準備。此外，它還向動力控制板發出指令，控制沖水系統和機內測試設備。動力控制板裝在下通道的外舷側，主要為隔艙提供動力、控制艙口蓋和垂直排氣道頂蓋的開啟和閉合、控制壓力通風室的泄水閥。

導彈儲運發射箱的安全設計是重中之重。為此，每個貯運箱均安裝有一套內部沖水系統。裝入彈庫后，該沖水系統與彈庫的沖水分配管道相接。當箱內溫度過高或是導彈發動機意外點火時，沖水系統自動對導彈戰斗部進行沖水冷卻。每個貯運箱還配有1套PHST（包裝、裝卸、貯運及運輸）設備。該設備包括首、尾保護蓋，防沖擊、振動的隔振體，起吊環和栓系，又車又口等。PHST是用于裝艦前的任何裝卸、貯存及運輸的操作，在貯運箱吊到艦上進行收貯作業時，則將拆去這套裝置。

此外，為確保系統的安全，防止意外的導彈發射，每個貯運箱上裝有關鍵功能中斷開關和貯運箱安全啟動開關，它們控制輸送導彈的關鍵信號的電壓。發射邏輯確保在兩個獨立的監視器批示艙蓋已完全開啟和導彈限制塊已松開時，才發出導彈點火指令。

發射控制系統的安全性設計指標也非常高。ME-41型垂直發射系統包含2臺發控設備。它的核心部件是美海軍標準的AN/UYK-20型小型計算機。另外，還包括電傳信號機、磁輸入裝置、外圍輸出設備等，它們位于彈庫外部，與艦上作戰系統的其他計算機安裝在一起。每臺發控設備均采用冗余設計，任何一臺出現故障時，另一臺能迅速接管，控制全部導彈，實現不間斷發射。

當發現敵方目標后。MK-41系統最先迅速轉換為待發狀態，完成轉換動作只需幾毫秒。典型的目標截擊程序是：當武器控制系統求得確實的火控解算后。向發射系統發出“導彈選擇”指令。發控系統收到這個指令后，立即選擇適宜的模塊和發射隔艙，并給導彈加上預熱電源，開始打開艙蓋和排氣道頂蓋，松開貯運箱內的導彈限制塊。在這些機械動作完成后，發控系統按照武器控制系統的指令將制導數據送入導彈中，并實施發射。一旦導彈開始運動，與發射隔艙相連的電氣電路立即斷開，同時將導彈的起飛時間信號送到武器控制系統，以便雷達捕捉導彈，導彈離開發射艦的適當時間之后，艙蓋關閉，發射程序結束。每個模塊都是按同時準備和發射2枚導彈來設計的，因此，在8個模塊組成的彈庫中，能快速準備和發射16枚導彈。

鈍感彈藥或立功

另外一點不可忽視的原因是，此次發生事故的標準-2 Block3A區域防空導彈采用了鈍感彈藥技術。自1969年研制至今，標準-2型導彈已衍生出多個型號，包括Block 1MR和ER，Block2，Block3、3A和3B，Block4和4A多個型號，這些型號的導彈大多采用鈍感彈藥技術。

早在1983年，時任美國海軍作戰部部長沃特金斯上將就將“鈍感彈藥項目”列為影響戰艦生存能力的的主要因素之一。沃特金斯認為，彈藥的殉爆通常會在作戰行動中導致所謂的“低成本戰艦損失”，并在事故中對戰艦造成嚴重破壞。在此之前，美國海軍已經將塑料粘結炸藥作為水下武器的主要炸藥。同時，美國海軍海上系統司令部安全數據庫確認了慢烤燃、快烤燃以及彈片撞擊3種事故最有可能引發彈藥殉爆。

1985年5月22日，美國海軍海上系統司令部頒布了《鈍感彈藥技術需求》文件。文件提出了以下測試需求和通過標準。該文件規定，無論是在慢烤燃還是快烤燃條件下，彈藥的“所有反應強度都不應超過燃燒”。1991年3月8日，美國海軍頒布了代號為MIL-STD-2105A的軍用標準，對鈍感彈藥需求進行了一些調整。該軍用標準要求：使用3發12.7毫米穿甲彈以975米/秒的速度射擊彈藥，檢驗其安全性;使用3～5發12.7毫米低碳鋼子彈以2623米/秒的速度射擊。實施破片撞擊測試;所有列裝彈藥應當包括與聚能藥包射流和裂解相關的作戰測試。

1994年1月12日，美軍發布了代號為MIL-STD-2105B的聯合軍種標準。推進劑（VI型）反應被從測試結果定義中刪除。在此前標準中用于描述在鈍感彈藥測試中所發生的反應的所有其他定義仍然保持原狀。此外，快烤燃、慢烤燃以及裂解測試需求也保持原狀。子彈、彈片以及聚能藥包射流測試進行了調整，從而與陸軍對MIL-STD-210SA（海軍）的補充保持一致。

在此次薩克森號護衛艦導彈發射失敗事故中，標準-2 Block3A區域防空導彈經受了長達約52秒的高溫灼燒，導彈在MK-41垂直發射系統注水降溫之下，沒有發生殉爆事故，為該艦艦員損害管制立下了一定的功勞。如果該彈發生殉爆事故，該彈Mk115爆破殺傷戰斗部爆炸所導致的后果不堪設想。

結語

隨著艦空導彈和雷達技術的進步，裝備垂直發射系統成為衡量一款軍艦先進與否的一個標準。如今，艦載導彈垂直發射系統已經向模塊化、通用化方向進一步發展。在關注其多用途性能等顯性指標的同時，也不應忽視了對該系統安全性等隱性指標的關注。此次德國海軍薩克森號護衛艦事故表明，MK-41艦載垂發系統在安全性方面的成功經驗，值得研究。

任編輯：張傳良